APPLICATION OF MULTI-AGENT APPROACH IN THE PROCESS OF IMPLEMENTATION OF THE GAME PROGRAM "BACTERIAL WAR"

З огляду на інтенсивний розвиток мережевих інформаційних технологій, актуальним є розроблення методів та засобів розподіленого прийняття рішення, які ґрунтуються на кількох інтелектуальних агентах. Проаналізовано імітаційні моделі для ігрових систем, які використовують мультиагентний підхід прийняття рішень. Використання мультиагентного підходу для ігрових систем розпочалось в далекі 1960-ті роки і з кожним роком складність багатоагентних систем в ігрових та імітаційних системах збільшувалася. Збільшення використання мультиагентних систем сприяло створенню багатьох технологій та стандартів, які спрощують розробку мультиагентних систем. Описано розроблену ігрову програму "Bacterial War" та імітаційну модель, яка симулює комунікацію бактерій в навколишньому середовищі. Розроблена програма використовує основні принципи мультиагентних систем, що забезпечує високу надійність та швидкодію системи. У процесі розроблення програми використано гомогенну модель комунікації агентів, що забезпечило високий рівень реагування агентів на зовнішні чинники. Пошук цілей відбувається за допомогою алгоритму пошуку мінімального шляху А*. Надсилання інформації між агентами відбувається за допомогою серверної частини, що забезпечує високу швидкодію програми. Розроблену програму написано за допомогою мови програмування Java та допоміжної бібліотеки LibGDX, що забезпечує використання системи на кількох платформах.В связи с интенсивным развитием сетевых информационных технологий, актуальным является разработка методов и средств распределенного принятия решения, основанных на нескольких интеллектуальных агентах. Проведен анализ существующих имитационных моделей для игровых систем, использующих многоагентный подход принятия решений. Использование мультиагентного подхода для игровых систем началось в далекие 1960-е годы и с каждым годом сложность многоагентных систем в игровых и имитационных системах увеличивалась. Увеличение использования мультиагентных систем способствовало созданию многих технологий и стандартов, которые упрощают разработку мультиагентных систем. Описаны разработанная игровая программа "Bacterial War" и имитационная модель, которая симулирует коммуникацию бактерий в окружающей среде. Разработанная программа использует основные принципы мультиагентных систем, обеспечивает высокую надежность и быстродействие системы. В процессе разработки программы использована гомогенная модель коммуникации агентов, что обеспечило высокий уровень реагирования агентов на внешние факторы. Поиск целей происходит с помощью алгоритма поиска минимального пути А*. Отправка информации между агентами происходит с помощью серверной части, обеспечивает высокое быстродействие программы. Разработанная программа написана с помощью языка программирования Java и вспомогательной библиотеки LibGDX, что обеспечивает использование системы на нескольких платформах.Due to the intensive development of networked information technologies, it is important to develop methods and tools for distributed decision-making that are based on several intelligent agents. In the beginning of the article, the author described several simulation models that are based on the multi-agent approach. The described simulation models are used to build stadiums and develop a transport system. The described simulation model shows the actions of the crowd under various circumstances. Furthermore, the author described the first gaming systems that use multi-agent technology and compared them with modern gaming systems. In the main part of the article the author describes the developed game program "Bacterial War" and an imitation model that simulates the communication of bacteria in the environment. The developed program uses the basic principles of multi-agent systems, which ensures high reliability and speed of the system. In the next part of the article, the author describes the algorithm used by system agents to perform the goal. The used algorithm uses the basic idea of finding the minimal path A*. With this algorithm agents seek the purpose and neutralize it. In the process of developing the program, a homogeneous agent communication model was used, which provided a high level of reacting agents to external factors. The transfer of information between agents takes place through the server part, which ensures high performance of the program. This signaling technology provides an improved level of communication of agents, but the reliability of the system depends on the server. If the server fails, the entire system will stop working. At the end of the article, the author describes the technology of developing a gaming system. The developed system is written using Java programming language. In order to ensure the use of the program on many platforms, the author used the LibGDX auxiliary library. The result of the article is the developed game program and simulation model, which visualizes the actions of bacteria in the environment and ways to neutralize bacteria by other bacteria

Метод проектування систем "розумного" будинку з використанням архітектурного шаблону Redux

Article presents the method for designing of smart home systems using the Redux architectural template. The method is based on the adaptation of the Redux architectural template usually used in designing of visual interfaces for use in the Internet of Things sphere. The system of smart home for control of lighting devices with the help of motion and lighting sensors in the rooms of office building was constructed, based on the developed method. The developed design method allows increasing the system reliability and performance. Improved reliability is achieved by reducing the number of direct relationships between system components. The developed design method also helps reduce the amount of information that is duplicated in different components of the system by using one common data store to save the state, which increases the speed of updating the state of the system and the speed of lighting appliances settings changing. The benefits of using the developed design method are experimentally demonstrated by emulating the work of the smart home system, with saving and analysis of lighting settings change time, before and after the usage of Redux pattern. The design method for smart home systems using the Redux architectural pattern allows scaling system by adding new sensors and appliances to the developed system without losing the speed of data processing and transmission of control commands to the devices. The example presented in this paper show the advantage of developed method usage for designing of smart home systems, that will provide the functionality of appliances automated control in large residential, administrative and office buildings with a large number of simultaneously occurring events that are detected by system for further processing and require appropriate changes to the state of the smart home system settings.Розроблено метод проектування систем "розумного" будинку з використанням архітектурного шаблону Redux. Метод ґрунтується на адаптації архітектурного шаблону Redux, що застосовується для проектування візуальних інтерфейсів до використання у сфері Інтернету речей. На підставі розробленого методу побудовано систему "розумного" будинку для управління освітлювальними приладами за допомогою давачів руху та освітлення у приміщеннях офісної будівлі. Розроблений метод проектування дає змогу підвищити показники надійності та швидкодії роботи системи. Покращення надійності досягається завдяки зниженню кількості прямих взаємозв'язків між компонентами системи. Також розроблений метод проектування сприяє зниженню обсягу інформації, яка дублюється у різних компонентах проектованої системи, завдяки використанню одного загального сховища даних для збереження стану, за рахунок чого підвищується швидкість оновлення станів системи та швидкість зміни налаштувань освітлювальних приладів. Переваги використання методу проектування експериментально відображено за допомогою емуляції роботи системи, "розумного" будинку з подальшим збереженням та аналізом показників швидкості зміни налаштувань освітлювальних приладів – до застосування та після застосування архітектурного шаблону Redux. Запропонований метод дає змогу масштабувати систему додаючи нові давачі та побутові прилади до розробленої системи без втрати швидкості опрацювання даних та передачі команд керування приладами. Розглянутий у роботі приклад надає перевагу запровадженню методу для проектування систем "розумного" будинку, що застосовуватимуться у сфері масового обслуговування, надаючи функціональність автоматизованого керування приладами у великих житлових, адміністративних і офісних будівлях з загальною характерною рисою великої кількості одночасно виникаючих подій, які надходять до системи для подальшого опрацювання та потребують відповідних змін станів налаштувань системи "розумного" будинку

Energy Efficiency of the Russian Regional Economy (a case study of the Sverdlovsk Region)

Today, Russia has the second highest value of GDP energy intensity in the world. Among many factors that determine this indicator, special mention can be made of low use efficiency of the fuel and energy resources. This leads to a decreased competitiveness of the national economy. The aim of this paper is to identify practical challenges that serve as a barrier to the reduction of specific energy consumption and to respond with optimal solutions at the level of a territorial entity of Russia (the Sverdlovsk region). The analysis of the fuel and energy balances and the gross regional product between 2015 and 2018 enabled us to identify the changes in the pattern of fuel and energy resources consumption in individual sectors of economy, as well as influencing factors. Special attention is given to the dynamics of average specific energy consumption indicators and to the status of communal infrastructure in the housing and community amenities sector. The study revealed that reduction of technical and commercial losses due to modernization of communal systems and implementation of energy-saving technologies can be achieved through efficient management via further development of public private partnership. © 2020 Published under licence by IOP Publishing Ltd

Classification of diffraction patterns in single particle imaging experiments performed at X-ray free-electron lasers using a convolutional neural network

Single particle imaging (SPI) is a promising method for native structure determination which has undergone a fast progress with the development of X-ray Free-Electron Lasers. Large amounts of data are collected during SPI experiments, driving the need for automated data analysis. The necessary data analysis pipeline has a number of steps including binary object classification (single versus multiple hits). Classification and object detection are areas where deep neural networks currently outperform other approaches. In this work, we use the fast object detector networks YOLOv2 and YOLOv3. By exploiting transfer learning, a moderate amount of data is sufficient for training of the neural network. We demonstrate here that a convolutional neural network (CNN) can be successfully used to classify data from SPI experiments. We compare the results of classification for the two different networks, with different depth and architecture, by applying them to the same SPI data with different data representation. The best results are obtained for YOLOv2 color images linear scale classification, which shows an accuracy of about 97% with the precision and recall of about 52% and 61%, respectively, which is in comparison to manual data classification.Comment: 23 pages, 6 figures, 3 table

Система управления на основе нечеткой логики для мобильного робототехнического комплекса в частично наблюдаемой среде

Пропонується система управління на основі нечіткої логіки, яка дозволяє мобільному робототехнічному коплексу досягати поставлених цілей в середовищі, яке спостерігається частково. В системі управліня базові поведінки запропоновано розширити поведінками “рух вздовж стіни справа” та “рух вздовж стіни зліва”, які використовуються при оминанні перешкод. Для кожної з поведінок та для контролю швидкості розроблені набори нечітких правил та реалізовано метод уникнення конфліктів при координації поведінок. Блок керування швидкістю реалізовує більш точне і швидке досягнення цілей шляхом зменшення швидкості при наближенні до перешкоди або цілі та збільшення швидкості в іншому випадку.The control system based on fuzzy logic that enables achieving goals by mobile robotic system in an uncertain environment with obstacles is proposed. We suggest to apply some additional behaviors such as “movement along the right wall” and “movement along the left wall” for implementation of mobile robot motion control. Fuzzy rules for each of behaviors units and speed control unit are realized. A method for coordination conflicts among behaviors is developed. The velocity control unit, which provides more accurate and rapid goal achievement by decreasing speed when obstacles or goal is near robotic system and increasing speed otherwise.Представляется система управления на основе нечеткой логики для достижения целей мобильным робототехническим комплексом в частично наблюдаемой среде. Базовые поведения в системе управления расширены дополнительными поведениями “движение вдоль стены справа” и “движение вдоль стены слева”, которые будуть использоватся для обхода препятствий. Для каждого из поведений и для контроля скорости разработаны наборы нечетких правил. Также разработан метод избежания конфликтов при координации поведений. Блок управления скоростью реализовывает более точное и быстрое достижение целей с помощью уменшения скорости при приближении к препятствию или цели и увеличения скорости в противном случае

Aluminum surface layer strengthening using intense pulsedbeam radiation of substrate film system

The paper presents formation of the substrate film system (Zr-Ti-Cu/Al) by electric arc spraying of cathode having the appropriate composition. It is shown that the intense beam radiation of the substrate film system is accompanied by formation of the multi-phase state, the microhardness of which exceeds the one of pure A7 aluminum by = 4.5 times

Rare Earth Dopant (Nd, Gd, Dy, and Er) Hybridization in Lithium Tetraborate

The four dopants (Nd, Gd, Dy, and Er) substitutionally occupy the Li+ sites in lithium tetraborate (Li2B4O7: RE) glasses as determined by analysis of the extended X-ray absorption fine structure. The dopants are coordinated by 6-8 oxygen at a distance of 2.3 to 2.5 Å, depending on the rare earth. The inverse relationship between the RE-O coordination distance and rare earth (RE) atomic number is consistent with the expected lanthanide atomic radial contraction with increased atomic number. Through analysis of the X-ray absorption near edge structure, the rare earth dopants adopt the RE3+ valence state. There are indications of strong rare earth 5d hybridization with the trigonal and tetrahedral formations of BO3 and BO4 based on the determination of the rare earth substitutional Li+ site occupancy from the X-ray absorption near edge structure data. The local oxygen disorder around the RE3+ luminescence centers evident in the structural determination of the various glasses, and the hybridization of the RE3+ dopants with the host may contribute to the asymmetry evident in the luminescence emission spectral lines. The luminescence emission spectra are indeed characteristic of the expected f-to-f transitions; however, there is an observed asymmetry in some emission lines